退火温度对嵌入si中的β-fesi2颗粒发光的影响 influence of annealing temperature on luminescence of β-fesi2 particles embedded in silicon.pdfVIP

27 第27卷第1期 半导体学报 Vol No．1 2006年1月 CHINESEjoURNALoFSEMICoNDUC丁oRS Jan．．2006 李成+ 赖虹凯 陈松岩 (厦rJ大学物理系，半导体光子学研究中心，厦门361005) 摘要：研究了退火温度对分子束外延(MBE)方法生长的si基8Fesb颗粒的发光性质和电学特性的影响结果表 明，在900℃下退火的样品，虽然B—Fes虹的结晶质量有所提高，但是由于晶格失配和热膨胀系数的不同，在si中引 入位错．导致样品的光致发光谱展宽和形成的二极管漏电流增大而在800℃下退火的样品，具有较低的漏电流和 较强的室温电致发光谱 关键词：e—RS如；光致发光；逗火 PAOC：7280J；7860F}7940 l+2 中围分类号：TN304 文献标识码：A 文章编号：0253—4177【2006)01—0082一04 时，将形成具有金属特性的”Fesiz，已超出本文研 1 引言 究范围． 硅基材料是微电子电路的基石，但由于它的间 接带隙特性，发光效率非常低，因此在光电子器件应 备 用上有着很大的局限性，与Ⅲ．V族材料相比处于劣 势地位．然而随着材料科学的发展和生长设备的提 高，通过物性改造如能带工程、纳米工程、硅的化合 10“cm一．生长前si衬底在丙酮和乙醇中各超声 物等方法改变硅基材料在光电子领域的被动局面成 为可能．因此探索可与硅基微电子电路实现单片集 法清洗，在si表面形成一层氧化硅保护层．在生长 成的硅基光电子器件再次成为近年来的研究热点． 目前已经在硅基发光材料与器件的研究上取得了一 系列成果，如硅基喇曼激光器、含有位错的发光硅材 料以及8一Fesi。发光二极管等““]． 退火工艺常用来减少晶体缺陷、提高晶体质量． Si B．Fesi2被认为是一种具有竞争力的si基半导体发层，掺杂浓度为5×10“cm，形成二极管结构．最 光材料．口-Fesi。材料在适当的应变条件下具有直接后将样品分割成两部分，在氩气氛中，分别在800℃ 带隙特性，禁带宽度约0．8eV，因此是制作光通信用和900℃下退火14h 的硅基发光器件的材料之一．在硅基上实现高质量 用标准光刻工艺和化学腐蚀方法制作成 B—FesL的生长主要有两种方法，其一是在硅衬底上 注入Fe离子，通过退火在硅中形成B-FesL颗 粒043}另一种方法是在适当的条件下用分子束外做电极．在做成器件前，测试了样品的变温光致发光 延(MBE)方法直接在硅衬底上外延B—Fesi薄谱．激发光源为422nmHe—cd激光器，温度范围从 膜-”…．不论哪种方法制备B—Fesi：，退火都是形成 高质量晶体的重要手段，它直接影响到其发光特性 空比为1／2的脉冲电流源．发光谱的记录用25cm 和电学性能．基于此，本文研究了MBE方法生长的 8-Fesi。在800℃和9∞℃下退火14h后对材料的发锁相放大器来实现。 光特性和电学性能的影响，当退火温度高于930℃ *福建省青年科技人才创新(批准号：2004J021)和集成光电子学国家重点实验室半导体所开放课题资助项目 edu．cn t通信作者．Emall：llch@xmu 2005—08—05收到，2005．09．19定稿 @2006中国电子学会 万方数据 第1期 李成等： 退火温度对嵌人Si中的B-Fes畦颗粒发光的影响 3结果和讨论